Ilan ang sukat doon sa utak natin

Ilan ang sukat doon sa utak natin
Ilan ang sukat doon sa utak natin
Anonim

Ang mga Neuros siyentista ay gumamit ng klasikal na matematika upang tingnan ang istraktura ng aming talino. Natagpuan nila na ito ay puno ng mga multidimensional na geometric na hugis na nagtatrabaho sa 11 sukat!

Noong 2019, ang grupo ng pagsasaliksik ng Switzerland na Blue Brain ay gumawa ng isang kamangha-manghang bagay - ganap na binago ang utak ng tao batay sa isang supercomputer. Para dito, lumikha ang mga siyentista ng isang espesyal na modelo gamit ang algebraic topology - isang sangay ng matematika na naglalarawan sa mga katangian ng mga bagay at puwang, anuman ang pagbabago sa kanilang hugis.

Ang mga pangkat ng mga neuron ay konektado sa "mga pag-click", at ang bilang ng mga neuron sa isang clique ay nakasalalay sa laki nito bilang isang multidimensional na geometric na bagay (pinag-uusapan natin ang isang matematika, hindi isang konsepto ng pagsukat sa space-time - mahalaga ito).

"Natagpuan namin ang isang mundo na hindi namin pinangarap," sabi ng lead researcher, neuros siyentista na si Henry Markram ng EPFL Institute sa Switzerland. - Kahit sa pinakamaliit na bahagi ng utak, mayroong sampu-sampung milyong mga naturang bagay, at ang kanilang sukat ay umaabot sa pitong sukat. Sa ilang mga network, nakakita kami ng mga istruktura na may hanggang sa 11 sukat."

Hindi namin pinag-uusapan ang tungkol sa mga sukat ng spatial (ikaw at ako, halimbawa, nakikita ang Uniberso lamang sa tatlong mga sukat ng spatial + isang temporal). Sa halip, pansinin ng mga mananaliksik ang antas kung saan nakakonekta ang mga neuron sa bawat isa. Ang mga link node ay "mga pag-click". Mas maraming may, mas mataas ang sukat.

Ayon sa mga neuros siyentista, ang ating utak ay binubuo ng 86 bilyong neurons, malapit na nauugnay sa bawat isa. Bumubuo ang mga ito ng isang malawak na cellular network, na kahit papaano ay nagbibigay sa amin ng kakayahang aktibong mag-isip at kumilos nang may malay. Dahil sa napakaraming koneksyon na naglalaman ng kumplikadong istrakturang ito, hindi nakakagulat na ang mga siyentista ay wala pa ring malinaw na pag-unawa sa kung paano ito gumagana.

Gayunpaman, ang balangkas ng matematika na binuo ng mga siyentipiko sa Switzerland ay nagdadala sa amin ng isang hakbang na malapit sa araw kung kailan ang utak ay ganap na mai-digital.

Upang maisagawa ang mga pagsubok, gumamit ang koponan ng isang detalyadong modelo ng neocortex na inilathala ng Blue Brain Project noong 2015. Ang neocortex ay pinaniniwalaan na bahagi ng ating utak na kasangkot sa ilan sa mga mas mataas na pagkakasunod-sunod na function tulad ng katalusan at pandama ng pandama.

Matapos mabuo ang istrakturang matematika at subukan ito sa ilang mga virtual stimuli, nakumpirma din ng koponan ang kanilang mga resulta sa tunay na tisyu ng utak sa mga daga.

Ayon sa mga mananaliksik, ang topology ng algebraic ay nagbibigay ng mga tool sa matematika para sa pagkilala sa mga detalye ng isang neural network kapwa sa close-up mode sa antas ng mga indibidwal na neuron at, sa isang mas malawak na sukat, ng istraktura ng utak bilang isang kabuuan. Sa pamamagitan ng pagkonekta sa dalawang antas na ito, maaaring makilala ng mga mananaliksik ang mga multidimensional na geometric na istraktura sa utak, na nabuo ng mga koleksyon ng malapit na nauugnay na mga neuron (pag-click) at walang laman na mga puwang (mga lukab) sa pagitan nila.

"Natagpuan namin ang isang nakakagulat na malaking bilang at iba't ibang mga pag-click at malalaking mga lukab na hindi dating natagpuan sa mga neural network, alinman sa biological o artipisyal. Ang topograpiya ng algebraic ay tulad ng isang teleskopyo at mikroskopyo nang sabay,”paliwanag ng isa sa mga kasapi ng koponan, dalub-agbilang na si Catherine Hess ng EPFL. - Tinutulungan ka nitong mapalapit sa mga network upang makahanap ng mga nakatagong istraktura at sa parehong oras makita ang walang laman na mga puwang. Ito ay tulad ng paghahanap ng mga puno at parang sa isang solong kagubatan."

Ang mga puwang na ito, o "mga lukab," ay tila kritikal sa paggana ng utak. Nang pasiglahin ng mga mananaliksik ang virtual na utak ng utak, nakita nila na ang mga neuron ay tumutugon dito sa isang lubos na organisadong paraan.

"Ito ay tulad ng kung ang utak reacted sa stimulus sa pamamagitan ng pagbuo at pagkatapos ay sirain ang isang tower ng multidimensional blocks, nagsisimula sa rods (1D), pagkatapos ay tabla (2D), pagkatapos cubes (3D) at pagkatapos ay mas kumplikadong mga geometry - 4D, 5D, atbp - Ipinaliliwanag ng dalub-agbilang si Ran Levy mula sa University of Aberdeen sa Scotland. "Ang pagpapaunlad ng aktibidad sa pamamagitan ng utak ay tulad ng isang multidimensional na kastilyo ng buhangin na nagmula sa buhangin at pagkatapos ay nagkalas."

Ang mga resulta ng trabaho ay nagbigay sa mundo ng isang nakamamanghang at sariwang larawan kung paano pinoproseso ng utak ang impormasyon. Gayunpaman, tandaan ng mga mananaliksik na hindi pa nila nalalaman ang dahilan kung bakit nabuo ang mga clique at cavity sa napaka-tukoy na mga paraan. Mas maraming trabaho ang kakailanganin upang matukoy kung paano ang pagiging kumplikado ng mga multidimensional na geometric na hugis na nabuo ng aming mga neuron na nauugnay sa pagiging kumplikado ng iba't ibang mga gawaing nagbibigay-malay.

Inirerekumendang: